CN109267319A - 一种可屏蔽紫外光线的高透明纤维素纳米纤丝膜制备方法 - Google Patents

一种可屏蔽紫外光线的高透明纤维素纳米纤丝膜制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有显著紫外屏蔽性能的纤维素纳米纤丝膜的制备方法，以TEMPO氧化纤维素纳米纤丝为基体材料，三价铁离子或二价铜离子为紫外吸收剂，通过离子吸附制备而成。本发明将三价铁离子和二价铜离子通过静电吸附作用均匀地附着在TEMPO氧化纤维素纳米纤丝表面，从而构建出具有优异紫外光屏蔽性能的透明薄膜材料，在保持优异可见光透过性的基础上，三价铁离子或二价铜离子的引入强化了纤维素纳米纤丝膜的紫外光屏蔽能力。具有制备工艺简单、低成本和环境友好等优点，具有很好的实用性。

Description

一种可屏蔽紫外光线的高透明纤维素纳米纤丝膜制备方法
技术领域
本发明属于新材料领域，具体涉及一种可屏蔽紫外线的纤维素纳米纤丝膜及其制备方法。
背景技术
太阳光中紫外线(UV)的比例很小，但它对人体的伤害足以引起人们的重视。UV-A(320-400nm)和UV-B(280-320nm)是地球表面紫外线的主要成分。过度暴露于紫外线(UV)辐射下可能会导致皮肤晒伤，皮肤癌或染料和色素变色等。因此，开发新一代紫外线屏蔽材料备受关注。
纤维素纳米纤丝(CNFs)材料具有优异的透明度，机械性能和热稳定性。由于较低的热膨胀系数(12-28.5ppm K-1)，相比于石油基高分子材料，CNFs材料能够承更高的加工温度。因此，CNFs材料作为一种新型可持续材料，可替代传统石油基高分子广泛的应用于紫外线屏蔽材料。
紫外线吸收剂是紫外线屏蔽材料中的一个重要的组成部分。近年来，将镧系元素Eu(TTA)3(H2O)2，片状ZnO，木质素等具有显著紫外线吸收的物质与CNFs复合成功制备出了具有优异性能的紫外线屏蔽膜。然而，这些紫外吸收剂在CNFs基质中难以均匀的分散或需要通过化学改性接枝到CNFs表面。此外，紫外吸收剂的存在会导致可见光透过率的降低，影响实际的应用。因此，有必要开发一种既能够有效的屏蔽紫外光线，又能够保持极高的可见光透过性的新一代绿色透明紫外屏蔽膜材料。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种具有高的透明度和近乎完全紫外线屏蔽的纤维素纳米纤丝膜的制备方法，以期制备出既能够有效的屏蔽紫外光线，又能够保持极高的可见光透过性的新一代绿色透明紫外屏蔽膜材料。
技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种具有高的透明度和近乎完全紫外线屏蔽的纤维素纳米纤丝膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)通过TEMPO氧化和高压均质处理制备TEMPO氧化纤维素纳米纤丝；
(2)将经过步骤(1)所制备的TEMPO氧化纤维素纳米纤丝，通过浇铸法制备高透明纤维素纳米纤丝膜；
(3)将经过步骤(2)所制备的纤维素纳米纤丝膜浸泡在三价铁离子或二价铜离子溶液中，通过吸附三价铁离子或二价铜离子，制备出具有高透明度和近乎完全紫外线屏蔽的纤维素纳米纤丝膜。
步骤(1)中，所述的TEMPO氧化纤维素纳米纤丝的制备过程为：称取1g绝干纤维，0.016g TEMPO，0.16g NaBr配成质量分数1％混合溶液。然后将4.12mL次氯酸钠，分4次每隔1h加入混合液中，并于25℃恒温反应4h，整个体系pH值控制在10-10.5。反应结束后的浆料过滤，洗涤至pH呈中性，加去离子水将样品稀释至1％，通过高压均质机FB-110Q，在5.5×107Pa压力下均质40min制得TEMPO氧化纤维素纳米纤丝，4℃的条件下冷藏保存。
步骤(1)中，所制备的TEMPO氧化纤维素纳米纤丝的羧基含量为1.633mmol/g，直径为6-8nm。
步骤(1)中，所述的高压均质机型号为FB-110Q
步骤(2)中，所述的纤维素纳米纤丝膜的制备过程为：将17g均匀分散的纤维素纳米纤丝(质量分数为0.5％)浇铸在聚苯乙烯培养皿(直径60mm)中，35℃下干燥，成凝胶状后移至室温放置一周，成膜后取出备用。
步骤(3)中，所述的三价铁离子和二价铜离子溶液为：0.2M三氯化铁和硫酸铜溶液。
所述具有显著紫外屏蔽性能的纤维素纳米纤丝膜制备方法所获得的纤维素纳米纤丝膜。
三价铁离子或二价铜离子对紫外线具有显著吸收，对可见光透过率却无影响，同时，TEMPO氧化纤维素纤丝(TOCNs)表面裸露出大量的羧酸钠基团，对三价铁离子或二价铜离子具有强的亲和力，可容易形成金属羧酸盐络合物，从而构建出具有高的可见光透过性，优异紫外光屏蔽性能的纤维素纳米纤丝膜。
有益效果：与其他现有方法相比，本发明具有的优点包括：本发明通过简单的吸附过程，将三价铁离子或二价铜离子均匀的固着在TEMPO氧化纤维素纳米纤丝表面，得到一种具有高的透明度和近乎完全紫外线屏蔽的纤维素纳米纤丝膜，具有制备工艺简单、低成本和环境友好等优点，具有很好的实用性。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步的阐述。
实施例1
TEMPO氧化纤维素纳米纤丝的制备过程为：称取1g绝干纤维，0.016g TEMPO，0.16gNaBr配成质量分数1％混合溶液。然后将4.12mL次氯酸钠，分4次每隔1h加入混合液中，并于25℃恒温反应4h，整个体系pH值控制在10-10.5。反应结束后的浆料过滤，洗涤至pH呈中性，加去离子水将样品稀释至1％，通过高压均质机FB-110Q，在5.5×107Pa压力下均质40min制得TEMPO氧化纤维素纳米纤丝，4℃的条件下冷藏保存。所制备的TEMPO氧化纤维素纳米纤丝的羧基含量为1.633mmol/g，直径为6-8nm。
TEMPO氧化纤维素纳米纤丝膜的制备过程为：17g均匀分散的纤维素纳米纤丝(质量分数为0.5％)浇铸在聚苯乙烯培养皿中，35℃下干燥，成凝胶状后移至室温放置一周，成膜后取出备用。
实施例2
TEMPO氧化纤维素纳米纤丝膜，吸附二价铜离子过程为：将实施例1中制备得到的纤维素纳米纤丝膜浸泡在0.2M硫酸铜溶液中，2h后取出，置于室温下干燥。
实施例3
TEMPO氧化纤维素纳米纤丝膜，吸附三价铁离子过程为：将实施例1中制备得到的纤维素纳米纤丝膜浸泡在0.2M三氯化铁溶液中，2h后取出，置于室温下干燥。
实施例4
将实施例1-3制备得到的纤维素纳米纤丝膜进行光学性能测试，具体检测如下：
用Lambda 950型紫外/可见/近红外分光光度计(UV/Vis/NIR)测试样品的光学性能，表征纤维素纳米纤丝膜的可见光透过率和紫外光屏蔽性能。测定波长区域：200-1100nm，扫描精度：1nm/min。仪器自动归零后，为了检测仪器是否正常，扫描整个波段，显示透光率为100％，仪器正常。具体测试结果如表1。
表1纤维素纳米纤丝膜的紫外线透过率和可见光透过率
样品 T(555nm)(％) T(UVA)(％) T(UVB)(％)
实施例1 91.10 86.90 71.46
实施例2 90.08 58.45 9.93
实施例3 88.32 11.06 0.17
由表1可以看出，吸附三价铁离子后的纤维素纳米纤丝膜，在保留了将近90％的可见光透过率同时，具备优异的紫外屏蔽性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种具有显著紫外屏蔽性能的纤维素纳米纤丝膜制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)通过TEMPO氧化和高压均质处理制备TEMPO氧化纤维素纳米纤丝；
(2)将经过步骤(1)所制备的TEMPO氧化纤维素纳米纤丝，通过浇铸法制备成高度透明的纤维素纳米纤丝膜；
(3)将经过步骤(2)所制备的纤维素纳米纤丝膜浸泡在三价铁离子或二价铜离子溶液中，通过吸附三价铁离子或二价铜离子，制备出具有高透明度和近乎完全紫外线屏蔽的纤维素纳米纤丝膜。
2.根据权利要求1所述具有显著紫外屏蔽性能的纤维素纳米纤丝膜制备方法，其特征在于，步骤(1)中，TEMPO氧化纤维素纳米纤丝制备过程为：称取1g绝干纤维，0.016g TEMPO，0.16g NaBr配成质量分数1％混合溶液；然后将4.12mL次氯酸钠，分4次每隔1h加入混合液中，并于25℃恒温反应4h，整个体系pH值控制在10-10.5；反应结束后的浆料过滤，洗涤至pH呈中性，加去离子水将样品稀释至1％，通过高压均质机，在5.5×107Pa压力下均质40min制得TEMPO氧化纤维素纳米纤丝，4℃的条件下冷藏保存。
3.根据权利要求1所述具有显著紫外屏蔽性能的纤维素纳米纤丝膜制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所制得的TEMPO氧化纤维素纳米纤丝的羧基含量为1.633mmol/g，直径为6-8nm。
4.根据权利要求1所述具有显著紫外屏蔽性能的纤维素纳米纤丝膜制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的纤维素纳米纤丝膜的制备方法为：将17g均匀分散的质量分数为0.5％的纤维素纳米纤丝浇铸在聚苯乙烯培养皿中，35℃下干燥，成凝胶状后移至室温放置一周，成膜后取出备用。
5.根据权利要求1所述具有显著紫外屏蔽性能的纤维素纳米纤丝膜制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的三价铁离子溶液为：0.2M三氯化铁。
6.根据权利要求1所述具有显著紫外屏蔽性能的纤维素纳米纤丝膜制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的二价铜离子溶液为：0.2M硫酸铜溶液。
7.权利要求1-6任一项所述具有显著紫外屏蔽性能的纤维素纳米纤丝膜制备方法所获得的纤维素纳米纤丝膜。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110370742A (zh) * 2019-06-05 2019-10-25 浙江金昌特种纸股份有限公司 一种阳离子瓜尔胶纳米纤维素阻隔膜的制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103052674A (zh) * 2010-09-06 2013-04-17 凸版印刷株式会社 透明基材及其制造方法
CN107236237A (zh) * 2017-06-30 2017-10-10 常州思宇环保材料科技有限公司 一种紫外屏蔽材料的制备方法
CN107686240A (zh) * 2017-08-24 2018-02-13 南通市国光光学玻璃有限公司 一种高透光率且不影响红外截止的光学玻璃的制备方法
CN108414467A (zh) * 2018-05-25 2018-08-17 中科广化（重庆）新材料研究院有限公司 一种溶液中二甲基二硫代氨基甲酸钠含量的紫外分光光度计测定方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103052674A (zh) * 2010-09-06 2013-04-17 凸版印刷株式会社 透明基材及其制造方法
CN107236237A (zh) * 2017-06-30 2017-10-10 常州思宇环保材料科技有限公司 一种紫外屏蔽材料的制备方法
CN107686240A (zh) * 2017-08-24 2018-02-13 南通市国光光学玻璃有限公司 一种高透光率且不影响红外截止的光学玻璃的制备方法
CN108414467A (zh) * 2018-05-25 2018-08-17 中科广化（重庆）新材料研究院有限公司 一种溶液中二甲基二硫代氨基甲酸钠含量的紫外分光光度计测定方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M. SHIMIZU ET AL.: "Water-resistant and highoxygen-barrier nanocellulose films with interfibrillar cross-linkages formed through multivalent metal ions", 《JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE》 *
孙婷等: "光度滴定法测定羧甲基菊粉的取代度", 《精细化工》 *
杨伟胜等: "成型方法对纳米纸表面形貌与光学性能的影响", 《高分子材料科学与工程》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110370742A (zh) * 2019-06-05 2019-10-25 浙江金昌特种纸股份有限公司 一种阳离子瓜尔胶纳米纤维素阻隔膜的制备方法

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